Research press release


Nature Communications

Biology: The coffee pest's Achilles heel

コーヒーノキにとって最も破壊力の大きな害虫であるコーヒーノミキクイムシ(Hypothenemus hampei)の腸内微生物によってカフェインが分解されることが明らかになった。カフェインは、分解されなければコーヒーノミキクイムシに毒性をもたらすと考えられているため、今回明らかになった腸内微生物叢の役割からコーヒーノミキクイムシの駆除に役立つ新たな方法が導き出される可能性がある。この研究結果についての報告が、今週掲載される。


今回、Javier Ceja-Navarro、Eoin Brodieたちは、主要コーヒー生産国(7カ国)で採取されたコーヒーノミキクイムシの標本の腸内に特定のPseudomonas種など一般的な腸内微生物のコア個体群が生息していることを明らかにした。そして、抗生物質を使ってコーヒーノミキクイムシの腸内微生物叢を実験的に不活性化したところ、コーヒーノミキクイムシがカフェインを無毒化する能力が失われ、生存可能な個体の数が対照群を比較して有意かつ相当程度に減少したことも分かった。カフェインは、通常、強力な殺虫剤として作用する。さらに、抗生物質を投与されたコーヒーノミキクイムシに腸由来のPseudomonas株の1つを注入したところ、カフェインの存在下で繁殖するようになった。今回の研究結果は、コーヒーノミキクイムシが大量のカフェインを摂取しても生存し続ける能力を狙い撃つ新たな生物的防除方法の開発に役立つ可能性がある。

Gut microbes are responsible for the breakdown of caffeine in the most devastating insect pest coffee, reveals a new study in Nature Communications this week. Caffeine would otherwise be toxic to the coffee berry borer, Hypothenemus hampei, and this newly identified role of microbiota may provide novel strategies to help control the pest.

H. hampei is responsible for decreasing coffee crop yields worldwide by up to 80% and is the only known insect that completes its life cycle exclusively within the green coffee bean. The socioeconomic consequences of H. hampei infestation have stimulated research into pest control methods; however, the insect’s basic metabolism was poorly understood until recently.

Javier Ceja-Navarro, Eoin Brodie and colleagues show that the gut of H. hampei specimens from seven major coffee-producing countries are inhabited by a common, core population of gut microbes, including certain Pseudomonas species. Experimental inactivation of H. hampei gut microbiota by treating with antibiotics eliminates the insect’s ability to detoxify caffeine, which ordinarily acts as a potent pesticide, and resulted in significant and substantial declines in numbers of viable insects, relative to controls. Moreover, reinoculation of the antibiotic-treated insects with one of the gut-derived Pseudomonas strains allows the insects to thrive on caffeine again. The results from this study may help develop new biocontrol methods targeting the microbes’ ability to allow H. hampei to survive on a caffeine-rich diet.

doi: 10.1038/ncomms8618

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